CN111192990A - 用于锂电池的安全阀结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于锂电池的安全阀结构，其特征在于：由胶塞和销钉构成，所述胶塞由与电池爆破孔配合的塞体部和直径大于塞体部的头部构成，胶塞的中央沿胶塞对称轴方向设有通孔；所述销钉由销钉本体和上端的限位头构成，销钉本体的直径大于所述通孔的内径，销钉本体卡设于所述通孔内并压迫塞体的通孔壁，使塞体外周与电池爆破孔形成过盈配合；销钉上端的限位头被胶塞的头部限位而位于通孔外。本发明整体结构简单、精度要求低、安装方便，可以在电池生产过程中完成在线安装，且无需额外增加防护零件。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂电池结构，具体涉及一种锂电池的安全结构，尤其是用于硬壳锂电池的安全阀结构。
背景技术
锂离子电池因其具有重量轻、体积小、电容量较大、充电速度快等优点而被广泛应用。在电池的正常充放电过程中，电池内部活化过程中会产生少量气体，随电池的升温，内压加大，一旦内部压力超过壳体耐压强度，可能导致爆炸发生。因此，为了避免安全隐患，锂离子电池的壳体（通常在端盖）上会设置安全阀，在气压超过预定阈值时开启进行泄压。
目前通常使用的安全阀结构，是在电池爆破孔上焊接一个带有特定压力阈值范围的铝片，通过针刺或者其它方式在电池内压达到阈值时使铝片破裂泄压，为了避免铝片意外破裂，通常还需要在安全阀外设置一个帽罩。这种安全阀制造过程难度大，精度控制要求高，成本昂贵；安装时要靠激光焊接工艺焊接在电池爆破孔上，焊接工艺本身是一种精密制造工艺，固定资产投入大，过程合格率控制难度大，焊接密封性检测的仪器昂贵，效率低，并且需要在电池盖板制造过程提前加工好，难以在电池生产过程在线安装。
另一种是重复使用结构，在安全阀中设置弹簧结构，当压力达到设定阈值时，安全阀打开泄压。这种阀体结构复杂，容易发生电池内进尘、进水等问题，且有可能因为弹簧失效而导致电池故障。
因此，有必要提供一种结构简单、易于安装的安全阀结构，以满足锂电池的需要。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种用于锂电池的安全阀结构，通过简单结构实现锂电池的安全防爆，并使其适用于生产过程在线安装。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种用于锂电池的安全阀结构，由胶塞和销钉构成，所述胶塞由与电池爆破孔配合的塞体部和直径大于塞体部的头部构成，胶塞的中央沿胶塞对称轴方向设有通孔；所述销钉由销钉本体和上端的限位头构成，销钉本体的直径大于所述通孔的内径，销钉本体卡设于所述通孔内并压迫塞体的通孔壁，使塞体外周与电池爆破孔形成过盈配合；销钉上端的限位头被胶塞的头部限位而位于通孔外。
安装时，先将胶塞安装在电池爆破孔上，此时，胶塞的塞体部位于爆破孔内，头部被限位在盖板上方。然后将销钉插入胶塞的通孔，直至销钉的限位头被胶塞的头部限位，此时，胶塞受销钉的挤压发生膨大变形，与爆破孔形成过盈配合，从而达到密封的效果。在电池有爆破需求时，胶塞受热失效，被电池内部的高温高压气体冲开，从而起到泄压作用，防止电池发生爆炸。
优选的技术方案，所述销钉本体的长度大于所述通孔的长度，销钉本体下端大于通孔长度的部分的直径增大形成限位台阶。由此，当销钉插入胶塞的通孔到位时，销钉本体下端伸出胶塞的塞体部，形成反向限位，不易脱落拔出。
优选地，所述限位台阶的宽度为0.5～1mm。
优选的技术方案，所述通孔在胶塞头部处直径增大，形成上大下小的倒置圆锥台面，所述销钉本体的下端构成球缺形状。上述形状配合使得销钉本体更容易进入通孔中，便于装配。
优选的技术方案，销钉的直径设置使得胶塞在安装时的膨胀量达到30%～60%，能有效保证电池密封性能。
上述技术方案中，所述胶塞由三元乙丙橡胶或氟橡胶制成。
上述技术方案中，所述销钉为金属销钉。或者，所述销钉为塑料销钉。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明通过销钉和胶塞的配合，方便地实现了电池爆破孔的密封，整体结构简单、精度要求低；由于采用通孔，销钉和通孔的配合能更好地保证安装后的稳定性，不会发生脱落问题；
2、本发明的产品安装方便，不需要特殊的设备，安装合格率高，使用常规CCD相机即可自动检测安装是否到位，不需要投入高精度的检测设备；
3、本发明可以在电池生产过程中完成在线安装，因此，电池爆破孔可以在电池完工后封闭，例如，在电池老化过程中，可以将电池爆破孔作为排气孔使用，最后再安装安全阀；
4、本发明的安全阀强度高，选用耐酸碱橡胶即可具有耐腐蚀性，耐磕碰，无需额外增加防护零件。
附图说明
图1是实施例中胶塞的结构剖视示意图；
图2是实施例中销钉的结构剖视示意图；
图3是销钉插入胶塞的示意图；
图4是实施例中安装在电池爆破孔上的示意图。
其中：1、胶塞；2、销钉；3、塞体部；4、头部；5、通孔；6、销钉本体；7、限位头；8、电池盖板。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见图1至图4所示，一种用于锂电池的安全阀结构，由胶塞1和销钉2构成，胶塞1由三元乙丙橡胶制成，销钉为金属销钉；如图1和图2所示，胶塞1由与电池爆破孔配合的塞体部3和直径大于塞体部的头部4构成，胶塞1的中央沿胶塞对称轴方向设有通孔5；销钉2由销钉本体6和上端的限位头7构成，销钉本体6的直径大于所述通孔5的内径，销钉本体6卡设于所述通孔5内并压迫通孔壁，使塞体外周与电池爆破孔形成过盈配合；销钉上端的限位头7被胶塞的头部4限位而位于通孔5外。
本实施例中，胶塞的塞体部的外径为6mm，通孔内孔为2.5mm，塞体部高度为3.5mm，胶塞头部外径为11mm，通孔内径由与塞体部连接处的2.5mm线性增大至顶部的4.5mm，头部高度约2.5mm。
销钉本体的长度为8mm，大于胶塞的通孔长度，销钉本体的直径为3.5mm，使得在安装状态下，胶塞被挤压变形，从而卡紧爆破孔。销钉本体伸出通孔的部分直径为4mm，形成限位台阶。由此，销钉在安装完成后，被限位台阶限位，不会由于震动、碰撞而发生脱落，能有效保证电池密封性能。
安装时，如图4所示，先将胶塞1安装在电池盖板8的电池爆破孔上，再将销钉2插入胶塞的通孔5，此时，胶塞受销钉的挤压发生膨大变形，与爆破孔形成过盈配合，从而达到密封的效果。在电池有爆破需求时，胶塞受热失效，被电池内部的高温高压气体冲开，从而起到泄压作用，防止电池发生爆炸。
采用本实施例的结构，构建9只电池，进行安全性测试，环境温度为25℃±5℃，分别进行挤压和撞击试验，电池无起火，无爆炸，符合国家标准的安全性要求。
Claims (8)
1.一种用于锂电池的安全阀结构，其特征在于：由胶塞和销钉构成，所述胶塞由与电池爆破孔配合的塞体部和直径大于塞体部的头部构成，胶塞的中央沿胶塞对称轴方向设有通孔；所述销钉由销钉本体和上端的限位头构成，销钉本体的直径大于所述通孔的内径，销钉本体卡设于所述通孔内并压迫塞体的通孔壁，使塞体外周与电池爆破孔形成过盈配合；销钉上端的限位头被胶塞的头部限位而位于通孔外。
2.根据权利要求1所述的用于锂电池的安全阀结构，其特征在于：所述销钉本体的长度大于所述通孔的长度，销钉本体下端大于通孔长度的部分的直径增大形成限位台阶。
3.根据权利要求2所述的用于锂电池的安全阀结构，其特征在于：所述限位台阶的宽度为0.5～1mm。
4.根据权利要求1至3中任一所述的用于锂电池的安全阀结构，其特征在于：所述通孔在胶塞头部处直径增大，形成上大下小的倒置圆锥台面，所述销钉本体的下端构成球缺形状。
5.根据权利要求1所述的用于锂电池的安全阀结构，其特征在于：所述销钉本体的直径设置使得胶塞在安装时的膨胀量达到30%～60%。
6.根据权利要求1所述的用于锂电池的安全阀结构，其特征在于：所述胶塞由三元乙丙橡胶或氟橡胶制成。
7.根据权利要求1所述的用于锂电池的安全阀结构，其特征在于：所述销钉为金属销钉。
8.根据权利要求1所述的用于锂电池的安全阀结构，其特征在于：所述销钉为塑料销钉。
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